【技术实现步骤摘要】
铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统
[0001]本专利技术涉及碳纤维复合材料制备系统
，尤其涉及一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统。
技术介绍
[0002]碳纤维复合材料是目前最先进且应用前景最为广阔的复合材料之一。在比强高、耐腐蚀、抗烧蚀等方面具有其他纤维复合材料无法比拟的优势。伴随着高性能碳纤维的发展，碳纤维增强金属复合材料也是当前发展最为迅速的方向之一。连续碳纤维增强铝基复合材料具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、热稳定性好等优异的力学性能及物理性能，在航空航天、化工、汽车机械等领域应用广泛。常用的碳纤维增强铝基复合材料的制造方法主要有：固态法（粉末冶金法、扩散粘接法等）和液态法（挤压铸造法、真空压渗法、无压浸渗法等）两大类，但均存难以实施碳纤维定向分布均匀的复杂铸件的精密成型，这些方法在制备大型工件方面也存在设备昂贵，制备工件缺陷较多等困难。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够纤维定向分布均匀且制备的工件质量较高，成本相对较低的铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于包括：基座，所述基座用于放置碳纤维复合材料成型件，所述基座的左侧从外到内设置有第一导轨和第二导轨，所述基座的右侧设置有第三导轨，所述第一导轨上设置有第一滑轮，第一滑动轮上设置有用于驱动其转动的第一主驱动电机，所述第一驱动电机上设置有竖直的第一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于包括：基座（2），所述基座（2）用于放置碳纤维复合材料成型件（1），所述基座（2）的左侧从外到内设置有第一导轨（5）和第二导轨（6），所述基座（2）的右侧设置有第三导轨（7），所述第一导轨（5）上设置有第一滑轮（8），第一滑动轮（8）上设置有用于驱动其转动的第一主驱动电机（11），所述第一驱动电机（11）上设置有竖直的第一运动主臂（14），所述第一运动主臂（14）的上端固定有第一伸缩驱动装置（20），所述第一伸缩驱动装置（20）的动力输出端连接有水平设置的第一伸缩臂（17），所述第一伸缩驱动装置（20）用于驱动所述第一伸缩臂（17）水平运动，所述第一伸缩臂（17）的自由端固定有竖直设置的第一辅助驱动装置（23），所述第一辅助驱动装置（23）的动力输出端固定有第一转动丝杠（26），所述第一转动丝杠（26）的下端设置有铝合金3D打印装置（4），所述第一辅助运动驱动装置（23）用于通过驱动所述第一转动丝杆（26）驱动所述铝合金3D打印装置（4）上下竖直运动，所述铝合金3D打印装置（4）用于输出打印用熔化状态的铝合金；所述第二导轨（6）上设置有第二滑轮（9），第二滑动轮（9）上设置有用于驱动其转动的第二主驱动电机（12），所述第二驱动电机（12）上设置有竖直的第二运动主臂（15），所述第二运动主臂（15）的上端固定有第二伸缩驱动装置（21），所述第二伸缩驱动装置（21）的动力输出端连接有水平设置的第二伸缩臂（18），所述第二伸缩驱动装置（21）用于驱动所述第二伸缩臂（18）水平运动，所述第二伸缩臂（18）的自由端固定有竖直设置的第二辅助驱动装置（24），所述第二辅助驱动装置（24）的动力输出端固定有第二转动丝杠（27），所述第二转动丝杠（27）的下端设置有旋转铣刀（29），所述第二辅助运动驱动装置（24）用于通过驱动所述第二转动丝杆（27）驱动所述旋转铣刀（29）进行升降以及旋转运动，所述旋转铣刀（29）用于对铝合金表面进行平整处理；所述第三导轨（7）上设置有第三滑轮（10），第三滑动轮（10）上设置有用于驱动其转动的第三主驱动电机（13），所述第三驱动电机（13）上设置有竖直的第三运动主臂（16），所述第三运动主臂（16）的上端固定有第三伸缩驱动装置（22），所述第三伸缩驱动装置（22）的动力输出端连接有水平设置的第三伸缩臂（19），所述第三伸缩驱动装置（22）用于驱动所述第三伸缩臂（19）水平运动，所述第三伸缩臂（19）的自由端固定有竖直设置的第三辅助驱动装置（25），所述第三辅助驱动装置（25）的动力输出端固定有第三转动丝杠（28），所述第三转动丝杠（28）的下端设置有复合3D打印装置（3），所述第三辅助运动驱动装置（25）用于通过驱动所述第三转动丝杆（28）驱动所述复合3D打印装置（3）上下竖直运动，所述复合3D打印装置用于输出打印用复合材料。2.如权利要求1所述的铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于：第一伸缩臂（17）上设置有第一测距仪（20
‑
1），所述第一测距仪（20
‑
1）用于测量所述第一伸缩臂（17）的伸缩长度；第二伸缩臂（18）上设置有第二测距仪（21
‑
1），所述第二测距仪（21
‑
1）用于测量所述第二伸缩臂（18）的伸缩长度；第三伸缩臂（19）上设置有第三测距仪（22
‑
1），所述第三测距仪（22
‑
1）用于测量所述第三伸缩臂（19）的伸缩长度。3.如权利要求1所述的铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于：所述复合3D打印装置（3）包括第一陶瓷坩埚（33），所述第一陶瓷坩埚（33）的上部为矩形结构，下部为四棱台结构且内部中空下端具有通孔，所述第一陶瓷坩埚（33）的下端设置有复合3D打印头，所述复合3D打印头上侧的第一陶瓷坩埚（33）内设置有待熔炼的铝合金原材料，所述
第一陶瓷坩埚（33）的外侧从上到下形成有第一加热丝（3
‑
3）和第一保温层（3
‑
2），所述第一加热丝（3
‑
3）位于所述第一保温层（3
‑
2）内，所述第一保温层（3
‑
2）的外侧形成有第一打印炉筒（35），所述复合3D打印头的出料口位于所述第一打印炉筒（35）的下端开口外，所述第一打印炉筒（35）的上端开口处装配有第一打印炉盖（3
‑
1），通过第一打印炉盖（3
‑
1）对所述第一打印炉筒（35）的上端开口进行密封，所述第一打印炉盖（3
‑
1）通过第一应力传感器（31）与所述第三转动丝杠（28）的下端连接，所述第一打印炉盖（3
‑
1）上设置有与所述第一陶瓷坩埚（33）的内腔相连通的第一压力平衡管（3
‑
4），所述第一打印炉筒（35）的外壁的上侧通过第一固定杆固定有张紧器（3
‑
11），所述张紧器（3
‑
11）上设置有碳纤维轮（3
‑
12），所述碳纤维轮（3
‑
12）上缠绕有碳纤维束（3
‑
13），所述碳纤维束（3
‑
13）的自由端经导向轮以及辅助预热系统后缠绕到复合打印导辊（36）上，通过张紧器（3
‑
11）控制碳纤维轮（3
‑
12）上碳纤维束（3
‑
13）的张紧力，碳纤维束（3
‑
13）通过导向轮（3
‑
14）连接至复合3D打印头的复合打印导辊（36）上。4.如权利要求3所述的铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于：所述复合3D打印头包括与所述第一陶瓷坩埚（33）右侧的前下部相适配的第一复合打印夹持（37）、与所述第一陶瓷坩埚左侧的前下部相适配的第二复合打印夹持（38）、与所述第一陶瓷坩埚后侧下部相适配的第一固定夹持（39）以及复合打印导辊（36），所述第一复合打印夹持（37）上形成有贯穿其前后侧的第一复合打印固定销孔（37
‑
1），所述第一固定夹持（39）的上侧形成第一复合固定孔（39
‑
1）和第二复合固定孔（39
‑
2），所述第一固定夹持（39）的下侧形成第一滑动轴孔（39
‑
3），第一定位销（43）穿过所述第一复合打印固定销孔（37
‑
1）以及第二复合固定孔（39
‑
2）后与第一陶瓷坩埚的内壁连接；所述第二复合打印夹持（38）上形成有贯穿其前后侧的第二复合打印固定销孔（38
‑
1），第二定位销穿过所述第二复合打印固定销孔（38
‑
1）以及第一复合固定孔（39
‑
1）后与第一陶瓷坩埚的内壁连接；所述第一复合打印夹持（37）以及第二复合打印夹持（38）之间形成有第一铝合金熔体通道（3
‑
9），且所述第一复合打印夹持（37）、第二复合打印夹持（38）以及第一固定夹持（39）与所述第一陶瓷坩埚的内壁之间通过氮化硼粉和水玻璃混合后粘结并形成粘接层（42）；所述复合打印导辊（36）上形成有贯穿其前后侧的通孔，第一滑动轴（44）依次穿过所述通孔以及第一滑动轴孔（39
‑
3）后与第一打印炉筒连接，且所述复合打印导辊（36）位于所述第一铝合金熔体通道的下端开口处，所述碳纤维束（3
‑
13）的自由端经辅助预热装置（3
‑
10）后连接至所述复合打印导辊（36）上；随着第三转动丝杠（28）和第三运动主臂（16）的运动实现复合3D打印装置（3）的三...
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